Потенційна небезпека від вивержень вулкана Авачинського
Л.І. Базанова, О.А. Брайцева, І.В. Мелекесцев, М.Ю.Пузанков
Реконструйовано історію еруптивної активності Авачинського вулкану за останні 10 тис. років, визначено вік, частоту та параметри минулих вивержень, характер та масштаби небезпечних вулканічних явищ. Дано оцінку вулканічної небезпеки, пов'язаної з діяльністю Молодого конуса вулкана, що почав формуватися 3800 років тому. Характер і параметри його вивержень покладено основою складеної карти вулканічної небезпеки прилеглих територій.
Визначення характеру та параметрів майбутніх вивержень діючих вулканів та оцінка небезпечних явищ, пов'язаних із цими виверженнями – одне з головних завдань вулканологічних досліджень. Особливості таких вивержень та визначення ступеня вулканічної небезпеки від них встановлюються на основі вивчення активності вулкана та визначення типу, сили та геологічного ефекту його вивержень. На Камчатці ми маємо інформацію про історично документованих виверженнях у кращому разі за останні 200-250 років (для Авачинського вулкана - з 1737 р.). Тому для реконструкції еруптивної історії вулканів за тривалий період, що включає кілька тисячоліть, використовувалися геологічний та тефрохронологічний методи.
У процесі комплексних вулканологічних і тефрохронологічних досліджень визначається кількість минулих вивержень вулкана, проводиться картування його лавових і пірокластичних потоків, лахарів, визначається потужність попелів, що випадали, ареали їх поширення і головні осі пеплопадів, встановлюється вік вивержень по похованих у піромаклах. В результаті всього комплексу робіт відтворюєтьсялітопис еруптивної діяльності вулкана та провадиться реконструкція його минулих вивержень: визначається їх характер, параметри та пов'язані з ними небезпечні явища.
Проте знання простого набору небезпечних явищ необхідно, але замало правильної оцінки майбутньої небезпеки. Найважливіше значення має з'ясування тенденцій у розвитку вулкана і визначення етапу (стадії), де він перебуває нині. І лише у разі особливо значуща оцінка характеру небезпеки, що може бути пов'язані з виверженнями вулкана саме у етапі його життя [23].
Оцінка небезпеки від Авачинського вулкана (рис.1) найбільш актуальна у зв'язку з тим, що вулкан розташований всього за 24-30 км від міст Петропавловськ-Камчатський та Єлизове з населенням понад 250 тис. осіб та міжнародного азропорту Єлізово. Ще ближче до вулкана знаходяться освоєні в різні часи території: сільськогосподарські та садово-городні угіддя, дачі, гірськолижні бази, дороги, лінії електропередач. У 1996 р. за рекомендацією вчених Інституту вулканічної геології та геохімії (ІВГіГ) та Камчатської дослідно-методичної сейсмологічної партії (КОМСП) Авачинському вулкану було надано міжнародний статус "Вулкану десятиліття". Достатньою основою такого рішення послужили отримані нами дані, дозволяють розглядати цей вулкан як потенційно небезпечний населення [1].
Наразі реконструйовано історію еруптивної активності Авачинського вулкана за останні 10 тис. років [2,9]. У цій історії вулкана виділяється два великі етапи. Для першого з них (8000-4000 років тому, надалі л.н.) були характерні сильні та катастрофічні експлозивні виверження плініанського та субплініанського типів змасовими викидами тефри, протяжними (до 15-17 км) пірокластичними потоками і пірокластичними хвилями ("пекучими хмарами"), що супроводжувалися потужними лахарами. Обсяг продуктів найбільших з цих вивержень був 1,0 км 3 [2]. Серед ювенільного матеріалу експлозій переважали андезити, представлені пемзами та пористими пемзовидними різновидами. Характер діяльності вулкана тим часом, був подібний до таких андезитових вулканів Безіменний і Шивелуч, відомих своїми катастрофічними виверженнями 1955-56 і 1964 гг.
Кардинальні зміни в діяльності Авачинського вулкана відбулися близько 4000 к.н., коли на поверхню почала надходити лава більш основного, андезибазальтового складу. Саме в цей час почав формуватися молодий конус вулкана (рис.1). Його діяльність уже відрізнялася від тієї, що була на попередньому етапі. Виверження стали більш частими і слабкими, обсяг продуктів більшості їх, крім найпотужніших вивержень початку формування конуса (див. нижче), вбирається у 0,5 км 3 . Пірокластичні потоки цих вивержень були менш протяжними, пов'язані з ними пірокластичні хвилі охоплювали невеликі площі; слабшими і менш майданними стали і пеплопади. Зменшилася загалом і вулканічна небезпека від Авачинського вулкана порівняно з попереднім, "андезитовим" етапом. Діяльність Молодого конуса залишалася досить однотипною протягом більшої частини його 4000-річного життя, і ми не маємо підстав вважати, що суттєві зміни зможуть відбутися в найближчі 200-300 років. Тому складений нами варіант карти вулканічної небезпеки виходив зі сценаріїв вивержень, типових для Молодого конуса. Оцінка небезпеки ґрунтувалася не на принципі "все, що було в житті вулкана, то й буде", а науявлення про те, що можуть відбутися ті події, які характерні для сучасної стадії життя вулкана.
Особливості вивержень Молодого конуса Авачинського вулкана та пов'язані з ними небезпечні явища
Особливе місце у житті Молодого конуса займають катастрофічні виверження, присвячені початку формування. Два таких виверження відбулися 3800 і 3500 років тому (тут і далі наводиться календарний вік, отриманий після калібрування радіовуглецевих дат [24]). З ними були пов'язані інтенсивні пеплопади, формування пірокластичних потоків та пірокластичних хвиль. Пірокластичні потоки проходили по долинах сухих річок південно-західного підніжжя вулкана на відстань до 14 км, потужність їх відкладень нині 10-15 м за 8 км від кратера. Розпечений матеріал знищував рослинність по дорозі руху потоків і з їхньої периферії. Тому в піроклавиці часто присутні численні залишки обвугленої деревини та деревне вугілля. Вплив пірокластичних хвиль позначався з відривом до 20 км від кратера. Тефра становила головну частину продуктів обох вивержень та об'єм її у сумі перевищив 4 км 3 . Поблизу вулкана випадали бомби і лапіллі з домішкою грубого попелу, у міру вилучення крупність матеріалу зменшувалася. Осі пеплопадів були спрямовані на північний схід та південний схід. З виверженнями, що розглядаються, були пов'язані найбільш потужні лахари за всю історію Молодого конуса. Лахари, що зійшли по долинах річок Суха Єлизовська та Жовтяниця, перетинали територію сучасного Єлизовського аеропорту та доходили до м. Єлизово та р.Авача. У лівому борту р.Мутна 1-а (лівий приплив р.Піначевська) в 5 км на північний схід від аеропорту видима потужність вже сильно ущільнених відкладень грязьового потоку становить зараз близько 2,0 м. Протяжність лахарівбула 30-35 км.
Катастрофічні виверження, що мали місце на початку формування Молодого конуса, пізніше ніколи не повторювалися в його історії. Протягом останніх 3500 років для нього характерні сильні (0,1-0,5 км 3 ) експлозивні та ефузивно-експлозивні виверження, помірні за силою (0,1-0,01 км 3 ) ефузивно-експлозивні та експлозивні виверження та слабкі ( 3), переважно ефузивні виверження. Сильні та помірні виверження відбувалися в середньому 1 раз на 55-60 років за весь час діяльності Молодого конуса. Зафіксована частота слабких вивержень, відбитих у розрізах прошарками попелів, була меншою: одне в 70 років в інтервалі 3500-2000 л. та одне у 80 років за останні 2000 років. Однак навряд чи вони відбувалися рідше, ніж сильні та помірні, тому що частина слабких вивержень просто не знаходила відображення у розрізах (особливо у випадках, коли виверження були експлозивно-ефузивними та постачали мало тефри).
Серед сильних прикладом експлозивних вивержень можуть бути виверження 1945 і 1827 рр., а эффузивно-эксплозивных - виверження 1926 [13,14]. Як приклад поміркованих за силою експлозивних та ефузивно-експлозивних вивержень, до яких належить більшість вивержень Молодого конуса, можна навести найбільш добре вивчене історичне виверження 1938 [14]. Характерним слабким експлозивно-ефузивним виверженням є виверження 1991 [5,6,14] (рис.2).
Небезпечні явища, пов'язані з виверженнями молодого конуса
Тут будуть розглянуті явища, що асоціюються з виверженнями Молодого конуса, за винятком двох катастрофічних вивержень початку його формування, які, як ми вважаємо, навряд чи повторяться у найближчі сотні років.
Небезпека відлавових потоків. Лавові потоки за всіх виверженнях зазвичай виходили межі підніжжя Молодого конуса. Лише іноді, як під час вивержень
1000 л.н., вони спускалися в витоки річок Суха Халактирська та Жовтяниця. Їхня довжина досягала 4-6 км.
Розпечені лавини характерні майже кожного виверження Молодого конуса. Вони є потоки пухкого гарячого (600-800 o C) піску, брил шлаку і лав розміром до 2 м (Б.І.Пійп описував їх як "розжарені аггломератові потоки" [19]). Зазвичай, розпечені лавини не виходили межі конуса, " заливаючи його вогненним покровом " [19]. Лише у поодиноких випадках такі лавини, заповнюючи вузькі ерозійні врізи біля підніжжя конуса, проходили відстань до 7 км від кратера.